一些我們嘗試提高LED晶片取光率的做法，這些結構需在制作過程中加入，可以是在晶片制程中或是在氮化物薄膜磊晶過程中。需注意的是，在晶片制程中加入微結構的缺點是，可能導致光在介面層和在有缺陷的區(qū)域被吸收，導致反射光的增加而降低光的取出量，且會造成LED晶片溫度上升的負面效益。

　　避免光在基板中損失

　　為了提高LED取光量，首先我們在出光面的另一側加上了一鏡面，把光反射到出光面。我們發(fā)現(xiàn)制作反射面及晶片結構的制程，會對光反射、晶片散熱和導電造成負面的影響。此外，反射面必須要放在距發(fā)光區(qū)域相當距離的地方才會有效果，導致在晶片中來回穿梭時光源有重大的損失。一個更好增加出光量的辦法是在基板及氮化鎵初始層間制作一散射層。爾後發(fā)展在基板上制作微結構也可提供相同作用的散射層，且有一個額外的好處，就是可減少氮化鎵的差排密度，因為這些基板上的微結構有助於氮化鎵初始的成長。

　　另一個方式是在氮化物磊晶層，產生光的量子井底下加入一反射層。在磊晶層中加上許多組不同組織的氮化鋁鎵可以產生布拉格反射層。不過由于材料的品質問題，很難形成好的多層氮化鋁鎵反射結構。

　　我們發(fā)現(xiàn)一個更有效率的作法是在氮化鎵層內加入微結構，除了可以發(fā)揮散射的目的外，也可以減緩在低差排密度薄膜內的應力。在掃描電子顯微鏡圖中顯示，藉由成長條件的選擇，這些微結構的大小和形狀可以被控制。這些空洞的形狀可從幾乎垂直到傾斜，由於具多樣性，藉由選擇磊晶模式、各層厚度及成份的控制，產生一個最佳的分散結構及接近完美的晶體質量是可能的。

　　從頂面取光

　　在晶片頂面發(fā)生的內部反射，是降低LED光輸出的主因，可藉抗反射光學薄膜的沈積或是具高度散射的結構來改善。根據理論，當光波長與物件尺寸的比例介於十分之一到兩倍時，此物件可最有效的散射該光源。當比例介於三分之一至一時，會有最好的散射效率。

　　為了提高LED出光量，粗化晶片表面以增加散射是被廣泛采用的方法。有許多精密且具量產性的制程，可用來粗化表面。由於氮化鎵類材料發(fā)光的光波長很短，為了在晶片上制作與波長相當尺寸的微結構，傳統(tǒng)的光阻技術有其限制，因此不是個理想的方式。從成本和產能的角度來看，不使用光罩的制程比較適合。在增 加光散射，有一個廣為人知且非常有效的方法，就是在磊晶最後幾層改變生長條件，形成一個粗糙表面。然而這種方法的缺點是會影響晶片的電性和光學特性。我們認為，比較好的方法是在p型GaN層中加入一個結晶散射層，如此可在晶片的頂部形成一平面，也方便後制程的實施。

　　在透明接觸材料施以化學處理粗化表面，以產生散射結構也可增加LED出光量，如圖二c和d。此外，類似技術亦可用在覆晶（flip-chip）結構上，光從藍寶石基板側發(fā)出。這種情況下，散射結構是在藍寶石基板表面上形成。

　　傳統(tǒng)以劃線（scribing）技術分離晶片的方法，很容易在基板及劃線區(qū)域磊晶層造成明顯的破壞。低破壞劃線切割技術搭配切割後的化學處理，可有效解決這個問題。

　　雖然晶片的側壁相對表面積占的比例很小，卻對LED

　　的光取出效率有舉足輕重的影響。這是因為光產生時是往四面八方傳遞，由於光在晶片內有高度的全反射，很大一部分的光是射向側壁。我們發(fā)現(xiàn)，以蝕刻方法，使側壁產生斜角用來引導光，或是移除側壁因劃線產生的損傷，且藉由粗化側壁增加光的散射，都可以提高光取出率。光被金屬層吸收又是另一個問題，我們采用了一些非常簡單的方法來解決，那就是減少金屬接點的面積，并藉由電流阻擋層來抑制電流注入到在金屬接點下方的發(fā)光區(qū)域。

　　對所有產生可見光的氮化物LED，形成良好的p型接觸是具有挑戰(zhàn)性的。p-氮化鎵表面必須盡量被接觸，以確保均勻的電流擴散和減少接觸電阻。因此為了提高LED的發(fā)光效率，依不同晶片的設計，采用高反射或是高透明的p 極接觸材料是必要的。選擇正確的接觸材料種類及結構是一大挑戰(zhàn)。